LT6010B - An optically controlled high-speed broadband phase modulator - Google Patents

An optically controlled high-speed broadband phase modulator Download PDF

Info

Publication number
LT6010B
LT6010B LT2013079A LT2013079A LT6010B LT 6010 B LT6010 B LT 6010B LT 2013079 A LT2013079 A LT 2013079A LT 2013079 A LT2013079 A LT 2013079A LT 6010 B LT6010 B LT 6010B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
waveguide
light
semiconductor
heavy
concentration
Prior art date
Application number
LT2013079A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2013079A (en
Inventor
Liudmila Nickelson
Artūras BUBNELIS
Steponas AŠMONTAS
Juozas RĖKSNYS
Rimantas RĖKSNYS
Original Assignee
Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras
J. Rėksnio PĮ
Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras, J. Rėksnio PĮ, Vilniaus Gedimino technikos universitetas filed Critical Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras
Priority to LT2013079A priority Critical patent/LT6010B/en
Publication of LT2013079A publication Critical patent/LT2013079A/en
Publication of LT6010B publication Critical patent/LT6010B/en

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

The invention is assigned to microwave devices and it is applied to modulate a phase of a propagating electromagnetic (EM) mode. An optically controlled high-speed broadband phase modulator is made up of five main components. Two cylindrical metal waveguides (2), the first of ones is intended to excite the main waveguide mode. The second metal waveguide receives a modulate signal and transmit forward. A semiconductor waveguide (1) ends are placed into the metal waveguides (2) and the working part of the waveguide (1) with a length L is placed to a solenoid (3), which is fixed on the frame (4). The waveguide (1) is made of semiconductor p-type germanium (Ge) whose EM properties depend on a proportion between the heavy hole concentration and the light hole one. The proportion is controlled with a system of light sources (5). The higher modes of the waveguide are the parasitic ones. These modes have the very large attenuation.by changing the light intensity. The main hybrid mode (with the lowest cutoff frequency) only propagates on the semiconductor p-Ge waveguide with a very small attenuation at the certain frequencies normalized to a waveguide radius. The changing of a phase of the main wave of p-Ge waveguide occurs by varying a concentration proportion of heavy and light holes.

Description

Išradimas priskiriamas mikrobanginiams įrenginiams ir yra taikomas bangolaidžiu sklindančios bangos fazei moduliuoti.The invention relates to microwave devices and is used to modulate the wave phase of a waveguide.

Analogiškas prietaisas buvo sukurtas [Babbitt R. W., Stern R. A. Dielectric waveguide ferrite modulator/switch, įgaliotinis (Original Assignee): The United States of America as Represented by the secretary of the army, Patent US4490700 A, Dec 25, 1984],An analogous device was developed by [Babbitt R. W., Stern R. A. Dielectric waveguide ferrite modulator / switch, Authorized Representative (Original Assignee): United States of America as Representative to the Army, Patent US4490700 A, Dec. 25, 1984],

Analogas yra nuolatiniu magnetiniu lauku valdomas feritinis moduliatorius. Pagrindinės moduliatoriaus dalys yra kvadrato formos skerspjūvio feritinis strypas ir solenoidas, kuriantis nuolatinį išilginį magnetinį lauką. Feritinis strypas patalpintas solenoido viduje ir yra priskiriamas dielektrinių bangolaidžiu klasei. Tokiame girotropiniame bangolaidyje sklinda pagrindinė ir aukštesnio tipo hibridinės HEmn ir EHmn bangos.The analogue is a ferrite modulator controlled by a permanent magnetic field. The main parts of the modulator are a square-shaped ferrite rod and a solenoid generating a permanent longitudinal magnetic field. The ferrite rod is housed inside a solenoid and is classified in the dielectric waveguide class. Such a gyrotropic waveguide propagates the main and higher types of hybrid HE mn and EH mn waves.

Analogas turi tris esminius trūkumus. Pirma, tai sąlyginai mažas plačiajuostiškumas, kadangi stačiakampio formos skerspjūvio bangolaidyje gali sklisti didesnis parazitinių bangų skaičius, lyginant su tokio pat skerspjūvio ploto cilindrinės formos bangolaidžiu. Antras trūkumas - maža įtaiso greitaveika, kadangi valdančiojo magnetinio lauko Ho (Bo = poPrHo) pokytis gaunamas keičiant solenoidu tekančios srovės stiprį, todėl valdymo procesas yra inertiškas, nepakankamai spartus. Trečias trūkumas - ribotas darbo dažnių diapazonas, dėl staigaus ferito fazės pokyčio sumažėjimo (proporcingo bangos ilgiui) įmagnetintame feritiniame bangolaidyje aukštų dažnių srityje. Viršutinė dažnių riba, kada keičiant Ho gali keistis ferito fazės pokytis, yra 2/3 YAD (ypač aukšti dažniai, 30-300 GHz) diapazono. Šių trūkumų neturi puslaidininkinės medžiagos.The analog has three fundamental disadvantages. First, it is relatively low bandwidth, since a rectangular cross-section waveguide can propagate a larger number of parasitic waves than a cylindrical waveguide of the same cross-sectional area. The second disadvantage is the low speed of the device, since the change of the controlling magnetic field Ho (Bo = poPrHo) is obtained by changing the current of the solenoid, which makes the control process inert, not fast enough. The third disadvantage is the limited operating frequency range due to the sudden decrease of the ferrite phase change (proportional to the wavelength) in the magnetized ferrite waveguide in the high frequency range. The upper limit of the frequency at which the ferrite phase change can change with H o is 2/3 of the YAD (ultra high frequency, 30-300 GHz) range. Semiconductor materials do not have these disadvantages.

Siekiant išvengti pirmojo minėto trūkumo, siūlomas cilindrinis bangolaidis su normuotu spinduliu fr = 0,03-0,1GHzm. Kai fr < 0,03 GHzm, moduliatoriaus veikimas būtų nestabilus, nes šioje srityje yra pagrindinio bangos tipo krizinis dažnis, be to, fazės pastovioji keičiasi pernelyg sparčiai, kintant dažniui. Kai fr> 0,1 GHz m susižadina didelis skaičius aukštesnio tipo parazitinių bangų, kurios yra tos pačios simetrijos kaip ir pagrindinio tipo banga ir jų nuostoliai yra vienos eilės su pagrindinės bangos nuostoliais. Todėl bendri moduliatoriaus nuostoliai padidėja, be to, parazitinių bangų nuostoliai papildomai ir neprognozuojamai moduliuotų bei iškraipytų naudingą signalą. Atkreipiame dėmesį, kad atitinkamų matmenų stačiakampiame plazminiame puslaidininkiniame bangolaidyje prie aukštesnių dažnių atsiranda žymiai didesnis skaičius aukštesnio tipo parazitinių bangų, todėl stačiakampė bangolaidžio forma pablogina moduliatoriaus charakteristikas.To avoid the first mentioned disadvantage, a cylindrical waveguide with a standardized radius fr = 0.03-0.1GHz is proposed. At fr <0.03 GHzm, the modulator would be unstable because of the fundamental wave type critical frequency in this area and the phase constant changing too fast with frequency variation. At fr> 0.1 GHz, a large number of higher-order parasitic waves are excited, which are of the same symmetry as the main wave and have a single order loss with the main wave. Therefore, the total modulator losses increase, and furthermore, parasitic wave losses would further and unpredictably modulate and distort the useful signal. Note that in the rectangular plasma semiconductor waveguide of corresponding dimensions, at higher frequencies, a much larger number of higher-grade parasitic waves occur, so that the rectangular waveguide shape degrades the modulator characteristics.

Siekiant išvengti antrojo minėto trūkumo, siūloma pakeisti feritinę medžiagą, iš kurios pagamintas bangolaidis, puslaidininkine skylinio laidumo germanio (p-Ge) medžiaga. Šio puslaidininkio EM savybės priklauso nuo koncentracijos proporcijos tarp sunkiųjų ir lengvųjų skylučių. Tokiu būdu, užuot valdant (magnetiniu lauku Ho) bangolaidyje sklindančios bangos ilgį, siūloma fiksuoti pastarąjį dydį, o valdymą atlikti keičiant lengvųjų ir sunkiųjų skylučių koncentracijas. Tai pasiekiama pereinant skylutėms iš vienos energijos juostos į kitą, veikiant medžiagą infraraudonosios šviesos spinduliais, kurių bangos ilgis p-Ge atveju yra ~2-10pm (esant laisvųjų krūvininkų koncentracijai N ~ 1019—1022 m'3). Toks optinis skylučių perėjimas iš vienos valentinės juostos lygmens j kitą yra labai greitas - dešimtųjų pikosekundės dalių eilės (~10'13s). Duomenys apie šio proceso greitaveiką paimti iš literatūros [Beregulin E.V. et ai. Mechanisms of energy relaxation under conditions of nonlinear absorption of light in p-type Ge, Sov. phys. Semicond., 16 (2), 1982, p. 179-181]. [Leung C.Y. Enhanced direct-free-hole absorption in picosecond laser-excited Germanium, Kinese Journal of Physics, Vol. 18, N4, 1980, p. 158-171].To avoid the second disadvantage mentioned above, it is proposed to replace the ferritic material from which the waveguide is made by a semiconductor germ permeable material (p-Ge). The EM properties of this semiconductor depend on the concentration ratio between the heavy and light holes. Thus, instead of controlling (wavelength Ho) the wavelength of the waveguide, it is suggested to fix the latter magnitude and control by changing the concentrations of the light and heavy holes. This is achieved by switching the holes from one energy band to another by exposing the material to infrared light with a wavelength of ~ 2-10pm in the case of p-Ge (at N ~ 10 19 -10 22 m ' 3 free charge). This optical transition of the holes from one level of the valence band to the next is very fast, in the order of tenths of a picosecond (~ 10 '13 s). Data on the speed of this process are taken from the literature [Beregulin EV et al. Mechanisms of energy relaxation under conditions of nonlinear absorption of light in p-type Ge, Sov. phys. Semicond., 16 (2), 1982, p. 179-181]. [Leung CY Enhanced direct-free-hole absorption in picosecond laser-excited Germanium, Kinese Journal of Physics, Vol. 18, N4, 1980, p. 158-171].

Siekiant išvengti trečiojo minėto trūkumo, siūloma įmagnetintą feritą pakeisti kieto kūno puslaidininkine plazma. Plazminis puslaidininkinis bangolaidis gali veikti visame YAD diapazone, o taip pat ir aukštesnių dažnių, pavyzdžiui, HAD (hiperaukštieji dažniai, 300-3000 GHz) diapazone. Kiekvienam dažnių diapazonui yra apskaičiuojamas bangolaidžio spindulys. Norint gauti norimas bangolaidžio EM charakteristikas, t. y. nustatyti reikiamas medžiagos savybes tam tikrame dažnių ruože, reikia atitinkamai pakeisti puslaidininkio laisvųjų krūvininkų koncentraciją N ir (arba) dydį Ho.To avoid the third disadvantage mentioned above, it is proposed to replace magnetized ferrite with solid state semiconductor plasma. The plasma semiconductor waveguide can operate over the entire YAD range as well as at higher frequencies, such as HAD (Hyper-High Frequency, 300-3000 GHz). For each frequency range the waveguide radius is calculated. In order to obtain the desired EM characteristics of the waveguide, ie to determine the required properties of the material in a given frequency band, the N concentration and / or the size H o of the semiconductor free carriers must be changed accordingly.

Mūsų siūlomo optiškai valdomo spartaus plačiajuosčio fazės moduliatoriaus, sudaryto iš atviro puslaidininkinio plazminio bangolaidžio ir apšvietimo sistemos, naujumas yra tas, kad cilindrinės formos bangolaidis pagamintas iš skylinio laidumo germanio (p-Ge), kurio EM savybės stipriai priklauso nuo koncentracijos proporcijos tarp sunkiųjų ir lengvųjų skylučių, o ši proporcija yra valdoma keičiant šviesos intensyvumą šviesos šaltinių sistemos pagalba.The novelty of our optically controlled high speed wideband phase modulator, consisting of an open semiconductor plasma waveguide and a lighting system, is that the cylindrical waveguide is made of hole-permeable germanium (p-Ge), whose EM properties strongly depend on the concentration ratio between heavy and light holes, and this proportion is controlled by changing the light intensity with the help of a light source system.

Išradimo esmė paaiškinta brėžiniuose, kuriuose parodyti:Brief Description of the Drawings

pav. Optiškai valdomo spartaus plačiajuosčio fazės moduliatoriaus konstrukcija.Fig. Optically Controlled Fast Broadband Phase Modulator Design.

pav. Pagrindinio ir aukštesniųjų bangos tipų normuoto fazės koeficiento h'r priklausomybė nuo normuoto dažnio fr plazminiame p-Ge bangolaidyje, kurio εκ = 16, β0 = 1 T, N= 5Ί019 m'3, m*h = 0,279me, m*i = 0,043me, μ\ = 6,3 m2/V s, μ*ι = 40,9 m2/Vs, kai sunkiųjų skylučių koncentracija puslaidininkyje sudaro 70 %.Fig. The dependence of the normalized phase coefficient h'r of the fundamental and higher wave types on the normalized frequency fr in a plasma p-Ge waveguide with εκ = 16, β 0 = 1 T, N = 5Ί0 19 m ′ 3 , m * h = 0.279m e , m * i = 0.043m e , μ \ = 6.3 m 2 / V s, μ * ι = 40.9 m 2 / Vs for a 70% concentration of heavy holes in the semiconductor.

pav. Pagrindinio ir aukštesniųjų bangos tipų normuoto slopinimo koeficiento hr priklausomybė nuo normuoto dažnio fr plazminiame p-Ge bangolaidyje, kurio εκ = 16, So = 1 T, N = 5Ί019 m'3, m*h = 0,279me, m*i = 0,043me, μ\ = 6,3 m2/V s, μ*ι = 40,9 m2/V s, kai sunkiųjų skylučių koncentracija puslaidininkyje sudaro 70 %.Fig. The dependence of the normalized attenuation coefficient hr of the basic and higher wave types on the normalized frequency fr in a plasma p-Ge waveguide with εκ = 16, S o = 1 T, N = 5Ί0 19 m ' 3 , m * h = 0.279m e , m * i = 0,043m e , μ \ = 6,3 m 2 / V s, μ * ι = 40,9 m 2 / V s, with a heavy hole concentration in the semiconductor of 70%.

pav. Pagrindinio bangos tipo fazinės charakteristikos h'r(fr) priklausomybė nuo santykinės sunkiųjų skylučių koncentracijos. Punktyrinėmis linijomis pavaizduotos kreivės atitinka sunkiųjų skylučių koncentracijas 50 %, 55 %, 90 % ir 95 %, ištisinėmis linijomis pavaizduotos kreivės atitinka sunkiųjų skylučių koncentracijas 60-90 %.Fig. The dependence of the phase characteristic h'r (fr) of the main wave type on the relative concentration of heavy holes. The dotted curves correspond to 50%, 55%, 90%, and 95% concentrations of heavy holes, and the dashed lines correspond to 60-90% heavy holes.

Moduliatorius sudarytas iš elementų: puslaidininkinis p-Ge bangolaidis (1); cilindriniai metaliniai bangolaidžiai (2); solenoidas (3); dielektrinis karkasas (4); šviesos šaltinių sistema (5); laikikliai (6).The modulator consists of elements: p-Ge waveguide (1); cylindrical waveguides of metal (2); solenoid (3); a dielectric frame (4); a light source system (5); holders (6).

Moduliatorius veikia tokiu būdu. Plazminis puslaidininkinis cilindrinis bangolaidis yra pagamintas iš laidumo germanio (p-Ge), kurio dielektrinės skvarbos tenzoriaus elementai εχχ, εχγ, εζζ, t. y. EM puslaidininkio savybės skirtingomis kryptimis, stipriai priklauso nuo koncentracijos proporcijos tarp sunkiųjų ir lengvųjų skylučių, o ši proporcija yra valdoma šviesos šaltinių sistemos. Keičiant šviesos, apšviečiančios bangolaidžio darbinį paviršių, intensyvumą, yra keičiama bangolaidyje sklindančios EM bangos fazė. Svarbu, kad cilindrinio plazminio p-Ge bangolaidžio normuotas spindulys yra diapazone fr = 0,03-0,1 GHzm, sunkiųjų skylučių koncentracija yra keičiama nuo 60 % iki 90 % bendros skylučių koncentracijos N bangolaidyje. Moduliatorius skirtas darbui ir prie žemos temperatūros, todėl gali būti naudojamas palydovinėje įrangoje, dirbančioje virš Žemės stratosferos (Kosmose).The modulator works this way. Plasma semiconductor cylindrical waveguide is made of conductivity germanium (p-Ge), whose dielectric permeability tensor elements ε χχ , ε χγ , ε savybės , ie properties of EM semiconductor in different directions, strongly depend on the concentration ratio between heavy and light holes. is controlled by a light source system. By changing the intensity of light illuminating the waveguide's working surface, the phase of the waveguide EM wave is changed. Importantly, the normalized radius of the cylindrical plasma p-Ge waveguide is in the range fr = 0.03-0.1 GHz, the heavy hole concentration is varied from 60% to 90% of the total hole concentration in the N waveguide. The modulator is designed for operation at low temperatures and can therefore be used in satellite equipment operating above the Earth's stratosphere (in space).

Siūlomo įtaiso aktualumą ir poreikį patvirtina pastarųjų metų patentai:The relevance and need of the proposed device is confirmed by patents of recent years:

1. [Eu-Jin Andy Lim et ai. Optical Modulator and Method for Manufacturing the Šame, Assignee: Agency For Science, Technology and Research, Patent1. [Eu-Jin Andy Lim et al. Optical Modulator and Method for Manufacturing the Shame, Assignee: Agency for Science, Technology and Research, Patent

LT 601O BLT 601O B

US20130071058 A1, Mar 21, 2013]. Naudojama sudėtinga daugiasluoksnė struktūra, sudaryta iš sluoksniuoto germanio (Ge) ir silicio (Si) bangolaidžio, sudėtingos metalinių kontaktų konfigūracijos ir oksido sluoksnio. Germanio bangolaidis taip pat suformuotas iš kelių sluoksnių. Struktūroje yra du bangolaidžiai, ryšys tarp kurių sudarytas per germanio bangolaidį. Konstrukcijos trūkumai - sudėtinga gamyba, inertiškumas.US20130071058 A1, Mar 21, 2013]. A sophisticated multilayer structure consisting of layered germanium (Ge) and silicon (Si) waveguide, complex configuration of metal contacts and oxide layer is used. The German waveguide is also formed of several layers. The structure has two waveguides, the connection between which is made through a germanium waveguide. The disadvantages of the construction - complex production, inertness.

2. [Hideki Yagi; Method for manufacturing semiconductor optical modulator and semiconductor optical modulator, Assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Osaka), Patent US20120308173 A1, Dec 06, 2012]. Naudojama sudėtinga daugiasluoksnė dvilaidė mikrojuostelinė (MJL) struktūra, sudaryta iš p-tipo ir n-tipo puslaidininkinių sluoksnių padėklo, įžemintas sluoksnis gali būti pagamintas iš nelegiruoto puslaidininkio InP. Juostelių, pagamintų iš silicio nitrido (SiN) arba silicio oksido (S1O2), storis yra 300 nm. Trūkumas - konstrukcijos sudėtingumas.2. [Hideki Yagi; Method for manufacturing semiconductor optical modulator and semiconductor optical modulator, Assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Osaka), Patent US20120308173 A1, Dec 06, 2012]. Using a sophisticated multilayer two-wire microstrip (MJL) structure consisting of a substrate of p-type and n-type semiconductor layers, the grounded layer can be made from an unalloyed semiconductor InP. The strips made of silicon nitride (SiN) or silica (S1O2) have a thickness of 300 nm. The disadvantage is the complexity of the construction.

3. [Toshio Baba et ai. Optical modulator and method for manufacturing šame, Assignee: Nec Corporation, Patent US20120003767 A1, Jan 5, 2012]. Konstrukcijoje panaudotas atviras daugiasluoksnis briaunuotas bangolaidis, sudarytas iš puslaidininkinių ir dielektrinių sluoksnių. Trūkumai - konstrukcijos sudėtingumas ir inertiškumas.3. [Toshio Baba et al. Optical modulator and method for manufacturing herein, Assignee: Nec Corporation, Patent US20120003767 A1, Jan 5, 2012]. The structure uses an open multilayer ribbed waveguide consisting of semiconductor and dielectric layers. The disadvantages are the complexity and inertness of the structure.

4. [Je Ha Kim et ai. High speed semiconductor optical modulator and fabricating method thereof, Assignee: Electronics and Telecommunication Research Institute, Patent US6392781 B1, May 21, 2002], Naudojama sudėtinga daugiasluoksnė vienlaidė MJL struktūra, turinti įvairių dydžių bangolaidinius kanalus.4. [Je Ha Kim et al. High Speed Semiconductor Optical Modulator and Fabricating Method Section, Assignee: Institute of Electronics and Telecommunication Research, Patent US6392781 B1, May 21, 2002], uses a sophisticated multilayer single-stranded MJL structure having waveguide channels of various sizes.

Plazminio p-Ge bangolaidžio dispersinės charakteristikos buvo išnagrinėtos kai sunkiųjų skylučių koncentracija puslaidininkyje sudaro nuo 0 iki 100% visų krūvininkų koncentracijos Λ/, su žingsniu 5 %. Čia mes pristatėme p-Ge bangolaidžio dispersines charakteristikas (2, 3 pav.), kai sunkiųjų skylučių koncentracija yra 70 %. Pristatytos pagrindinės (turinčios žemiausią krizinį dažnį) bangos HEn ir trijų aukštesnio tipo parazitinių hibridinių bangų dispersinės kreivės. Fazinė bangolaidžio charakteristika yra tiesinė plačiame dažnių ruože (4 pav.). Bangolaidžio normuotas dažnis fr = 0,03-0,1 GHzm, pastoviojo magnetinio srauto tankis (magnetinė indukcija) So= 1 T, bendra skylučių koncentracija N = 5-1019m3, sunkiųjų skylučių efektinė masė m*h = 0,279me, lengvųjų skylučių efektinė masė m‘i = 0,043me, kur me yra elektrono masė, sunkiųjų skylučių judris p‘h = 6,3 m2A/ s, lengvųjų skylučių judris μ*ι = 40,9 m2/Vs.The dispersion characteristics of the plasma p-Ge waveguide were analyzed with the concentration of heavy holes in the semiconductor between 0 and 100% of the total charge carrier concentration Λ /, with a step of 5%. Here we have presented the dispersion characteristics of the p-Ge waveguide (Figs. 2, 3) at 70% concentration of heavy holes. The dispersion curves of the main (with the lowest crisis frequency) wave HEn and three higher type parasitic hybrid waves are presented. The phase characteristic of the waveguide is linear over a wide frequency range (Fig. 4). Waveguide rated frequency fr = 0.03-0.1 GHzm, constant magnetic flux density (magnetic induction) S o = 1 T, total hole concentration N = 5-10 19 m 3 , effective hole weight m * h = 0.279m e , effective mass of light holes m'i = 0,043m e where m e is mass of electron, mobility of heavy holes p ' h = 6,3 m 2 A / s, mobility of light holes μ * ι = 40,9 m 2 / Vs.

Fazės poslinkis skaičiuojamas pagal (1) formulę:The phase shift is calculated according to formula (1):

hV-ons, =l^-^l|# = eo„s.XT'°<laiP)' (1> čia h 6o% ir h 90% - pagrindinio bangos tipo išilginė sklidimo pastovioji, kai sunkiųjų skylučių koncentracija sudaro atitinkamai 60 % ir 90 % visų krūvininkų koncentracijos bangolaidyje; L - bangolaidžio ilgis.hV-ons, = l ^ - ^ l | # = eo 's. X T '° <laiP) '(1> where h 6o% and h 90% is the longitudinal propagation constant of the main wave type at 60% and 90% of the total charge carrier concentration in the waveguide respectively, L is the wavelength.

Kai fr= 0,09 GHzm, heo% = 7287 m'1, /790% = 7328 m'1, L =10 cm, fazės poslinkis |Δ^|« 235°.When fr = 0.09 GHzm, heo% = 7287 m ' 1 , / 790% = 7328 m' 1 , L = 10 cm, phase shift | Δ ^ | «235 °.

Claims (5)

IŠRADIMO APIBRĖŽTISDEFINITION OF INVENTION 1. Optiškai valdomas spartus plačiajuostis fazės moduliatorius, sudarytas iš atvirojo bangolaidžio su kūgiškai suformuotais galais (1), įstatytais į metalinius cilindrinius bangolaidžius (2), solenoido (3), kuriančio išilginį nuolatinį magnetinį lauką Ho, ir dielektrinio karkaso (4), besiskiriantis tuo, kad plazminis (giroelektrinis) puslaidininkinis bangolaidis (1) turi cilindrinę formą ir pagamintas iš skylinio laidumo germanio (p-Ge), kurio elektromagnetinės (EM) savybės labai priklauso nuo koncentracijos proporcijos tarp sunkiųjų ir lengvųjų skylučių, ši proporcija yra valdoma šviesos šaltinių sistema (5) keičiant šviesos intensyvumą.Optically controlled high speed broadband phase modulator consisting of an open waveguide with tapered ends (1) embedded in a metal cylindrical waveguide (2), a solenoid (3) generating a longitudinal permanent magnetic field H o , and a dielectric frame (4), characterized by the fact that the plasma (gyro) electric semiconductor waveguide (1) has a cylindrical shape and is made of hole-permeable germanium (p-Ge), whose electromagnetic (EM) properties are highly dependent on the concentration ratio between heavy and light holes the source system (5) by varying the light intensity. 2. Moduliatorius pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad cilindrinio plazminio puslaidininkinio bangolaidžio normuotas spindulys yra diapazone fr= 0,030,1 GHzm.2. A modulator according to claim 1, characterized in that the normalized radius of the cylindrical plasma semiconductor waveguide is in the range fr = 0.030.1 GHz. 3. Moduliatorius pagal 1 ir 2 punktus, besiskiriantis tuo, kad sunkiųjų skylučių koncentracija keičiama nuo 60 % iki 90 % bendros skylučių koncentracijos N bangolaidyje.3. A modulator according to claims 1 and 2, characterized in that the concentration of heavy holes is varied from 60% to 90% of the total concentration of holes in the N waveguide. 4. Moduliatorius pagal 1-3 punktus, besiskiriantis tuo, kad išorinis dielektrinis karkasas (4), kuris sudarytas iš solenoido laikiklio ir atšvaito, yra tuščiaviduris cilindras, pagamintas iš išorinio nemagnetinio dielektrinio sluoksnio, kurio išoriniame paviršiuje įtvirtintas nuolatinį išilginį magnetinį lauką kuriantis solenoidas (3), o vidinis karkaso paviršius yra nemagnetinis dielektrinis sluoksnis, pagamintas iš medžiagos su aukšta santykine dielektrine skvarbą, atliekantis atšvaito (reflektoriaus) funkciją, o dielektrinis karkasas (4) ir šviesos šaltinių sistema (5) tvirtinami laikikliais (6) prie bangolaidžio.4. A modulator according to claims 1-3, characterized in that the outer dielectric frame (4), consisting of a solenoid holder and a reflector, is a hollow cylinder made of an outer non-magnetic dielectric layer with a permanent longitudinal magnetic field generating a solenoid on its outer surface. 3), and the inner surface of the frame is a non-magnetic dielectric layer made of a material with a high relative dielectric permeability performing a reflector function, and the dielectric frame (4) and the light source system (5) are fixed to the waveguide. 5. Moduliatorius pagal 1-4 punktus, besiskiriantis tuo, kad šviesos šaltinių sistema (5) yra sudaryta iš pakankamo kiekio ir konfigūracijos šviesos šaltinių, kurių šviesos spinduliai koncentruojami lęšiais ir krisdami ant p-Ge bangolaidžio (1) paviršiaus, būtų vienodos poliarizacijos ir intensyvumo išilgai viso darbinio ilgio L paviršiaus, o šviesos intensyvumą reguliuojanti sistema yra valdoma nuolatine įtampa, kuri priklauso nuo moduliuojančio signalo.5. A modulator according to claims 1-4, characterized in that the light source system (5) is composed of light sources of sufficient number and configuration, the light rays of which are concentrated by the lenses and incident on the surface of the p-Ge waveguide (1). intensity along the entire working length L surface, and the light intensity control system is controlled by a constant voltage which depends on the modulating signal.
LT2013079A 2013-07-23 2013-07-23 An optically controlled high-speed broadband phase modulator LT6010B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2013079A LT6010B (en) 2013-07-23 2013-07-23 An optically controlled high-speed broadband phase modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2013079A LT6010B (en) 2013-07-23 2013-07-23 An optically controlled high-speed broadband phase modulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2013079A LT2013079A (en) 2014-01-27
LT6010B true LT6010B (en) 2014-03-25

Family

ID=49955717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2013079A LT6010B (en) 2013-07-23 2013-07-23 An optically controlled high-speed broadband phase modulator

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6010B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490700A (en) 1982-12-01 1984-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dielectric waveguide ferrite modulator/switch

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490700A (en) 1982-12-01 1984-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dielectric waveguide ferrite modulator/switch

Also Published As

Publication number Publication date
LT2013079A (en) 2014-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Magneto-optical defects in two-dimensional photonic crystals
US7525711B1 (en) Actively tunable electromagnetic metamaterial
Altug et al. Two-dimensional coupled photonic crystal resonator arrays
He et al. Tunable electromagnetically induced transparency based on terahertz graphene metamaterial
Keshavarz et al. A novel terahertz semiconductor metamaterial for slow light device and dual-band modulator applications
KR20110136781A (en) Apparatus and method for detecting electromagnetic radiation
He et al. Dynamical switching of electromagnetically induced reflectance in complementary terahertz metamaterials
Chen et al. Edge states in self-complementary checkerboard photonic crystals: Zak phase, surface impedance, and experimental verification
Fallah et al. Nonreciprocal guided waves in the presence of swift electron beams
Gospodarič et al. Superradiant and transport lifetimes of the cyclotron resonance in the topological insulator HgTe
LT6010B (en) An optically controlled high-speed broadband phase modulator
Mittal et al. Topological photonic systems
Rezaee et al. Dirac leaky wave antennas
Mauro et al. Woodpile EBG waveguide as a DC electrical break for microwave ion sources
Jahromi et al. An extremely large group index via electromagnetically induced transparency in metamaterials
Tu et al. Simulation demonstration and experimental fabrication of a multiple-slot waveguide
Betancourt-Riera et al. One phonon resonant Raman scattering in semiconductor quantum wires: Magnetic field effect
US7176498B2 (en) Terahertz radiating device based on semiconductor coupled quantum wells
Djavid et al. 4-Port reciprocal optical circulators employing photonic crystals for integrated photonics circuits
Zhu et al. Tunable transparency effect in a symmetry metamaterial based on subradiant magnetic resonance
Yuan et al. Optical control of terahertz nested split-ring resonators
Ouassal et al. Guided modes of a line-defect EBG slab waveguide in a 3-D square lattice of metallic open square rings
Gao et al. High gain terahertz antenna based on modified holographic artificial impedance surface
Dong et al. Strong-field Terahertz Induced Nonlinear Frequency Switching
CN112639557A (en) Photonic waveguide

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20140127

FG9A Patent granted

Effective date: 20140325

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20160723